Contrôle N° 01 quater, énoncé, Sciences physiques, Terminale S, 2003

Contrôle N° 01 quater

Énoncé

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Physique et Chimie

Oxydoréduction et cinétique chimique

La pesanteur

La corde et le stroboscope

   

 

 I- Oxydoréduction et cinétique chimique.

 1)- Définir les termes et expressions suivantes :

   oxydant, réducteur, oxydation, réduction et réaction d’oxydoréduction.

 2)- Demi-équations : il ne faut pas faire les choses à moitié.

 -  Équilibrer les demi-équations d’oxydoréduction des couples  oxydant / réducteur suivants

(le cas échéant, on supposera être en milieu acide).

 b)-  Couple Fe 3+ (aq)  / Fe 2+ (aq).

 c)-  Couple ClO – (aq)  / Cl2 (aq).

 d)-  Couple  MnO4 – (aq)  / Mn 2+ (aq).

 e)-  Couple : O2 (aq)  / H2O (ℓ).

 3)- Facteurs cinétiques.

On réalise l’oxydation des ions iodure I –  (aq) (du couple I2 (aq) / I –  (aq)) par les

 ions peroxodisulfate S2O8 2– (aq) (du couple S2O8 2– (aq) / SO4 2– (aq))

 a)-  Écrire l’équation de la réaction d’oxydoréduction correspondante.

 b)-  Donner le tableau d’avancement de la réaction.

 c)-  Par quelles techniques peut-on suivre l’évolution de cette réaction ?

 d)-  On donne les concentrations initiales : [I –]0  =2,0 x 10 – 3 mol / L et [S2O8 2–]0  =1,0 x 10 – 3 mmol / L.

 Le volume du mélange réactionnel lors de l’expérience est V = 100 mL.

 Déterminer la valeur de l’avancement maximal xmax de la réaction.

 

II- La pesanteur.

Pour déterminer l’intensité de la pesanteur g d’une planète, un astronaute suspend

une bille de masse m = 60,0 g à l’extrémité d’un fil métallique de longueur L = 1,60 m et

de masse linéique μ = 0,30 g / m (masse par unité de longueur).

À l’aide d’un dispositif électronique, l’astronaute mesure la durée τ = 80,0 ms mise,

par une impulsion transversale, pour parcourir le fil dans le sens de sa longueur.

1)- Que signifie le mot transversal ? Quelles sont les caractéristiques de l’onde obtenue ?

2)- La célérité v de propagation de l’onde obéit à la relation :  ou T désigne la tension du fil.

a)- Quelle grandeur caractérise l’inertie du milieu ? Justifier la réponse à l’aide de la formule.

b)- Quelle grandeur caractérise la rigidité du milieu ? Justifier la réponse à l’aide de la formule.

c)- Vérifier l’homogénéité de la formule en admettant que la tension T du fil est égale au poids P de la bille.

d)- Calculer la valeur de la vitesse v de l’onde.

3)- Calculer l’intensité de la pesanteur g au lieu de l’expérience en supposant la masse du fil négligeable devant celle de la bille.

4)- Quelle valeur de τ l’astronaute aurait-il obtenu avec un fil 4 fois plus court mais de même masse linéique ?

III- La corde et le stroboscope.

Un vibreur provoque une onde périodique sinusoïdale transversale,
de fréquence f = 200 Hz, qui se propage le long d’une corde à la vitesse v = 40,0 m / s.
Il n’y a pas d’onde réfléchie. On observe le phénomène à l’aide d’un stroboscope.
On néglige les frottements.
1)- Définir et calculer la période spatiale de l’onde.
2)- Quelles sont les fréquences fe des éclairs qui provoquent l’immobilité apparente de la corde ?
Représenter alors ce que l’on observe en précisant les grandeurs caractéristiques.
3)- La fréquence des éclairs du stroboscope est fe = 198 Hz.
a)- Calculer la distance parcourue par l’onde entre deux éclairs consécutifs.
b)- De quelle distance apparente d, un observateur voit-il progresser cette onde entre deux éclairs consécutifs ?
c)- En déduire la célérité apparente de l’onde.
4)- Décrire qualitativement l’observation si la fréquence des éclairs est égale à 202 Hz.